建立了表征石墨烯表面缺陷界面粘附特性的均匀非线性弹簧模型。

摘要

在基于石墨烯的系统中，石墨烯和其他材料之间的界面产生了一个机械薄弱区域。因此，了解石墨烯界面的力学行为对于设计可靠的石墨烯基系统至关重要。另一方面，在纳米系统的制造过程中，表面杂质等缺陷是不可避免的。我们建立了一个非线性弹簧模型来表征表面缺陷对石墨烯界面粘附性能的影响。通过对石墨烯-二氧化硅界面的分子动力学模拟，对该模型进行了广泛的验证，计算得到的结合能与最近实测的结合能吻合较好。我们的结果表明，低浓度的氢吸附原子会严重降低界面强度，而空位对界面强度的影响可以忽略不计。我们还比较了氢吸附原子对几种常见石墨烯界面性质的影响。此外，我们开发了一个新的分析框架来计算在压痕测试中所需的石墨烯-衬底界面面积以承受施加的力。这些发现对于设计石墨烯基纳米机电系统和复合材料具有重要意义。更重要的是，所开发的弹簧模型可以参数化，以研究任何材料界面的力学行为，这对于设计可靠的纳米器件和纳米复合材料至关重要。

澎湃新闻网址:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836816304620